Desain Sambungan Baja

1. Tentang artikel ini

Artikel ini menjelaskan desain sambungan pada modul baja berat StatiCAD: sambungan ujung diagonal, sambungan ujung balok (sendi dan penerus momen), kaki kolom, dan lembar detail sambungan. Disajikan berurutan: dari mana setiap jenis sambungan didefinisikan, besaran apa yang dimasukkan, pemeriksaan apa yang dilakukan program, dan dengan asumsi apa ia bekerja. Untuk contoh langkah demi langkah, lihat artikel Contoh Penyelesaian: Rangka Baja Berpenopang Konsentris.

info

Versi: Desain sambungan tersedia pada versi yang fitur baja beratnya aktif (Ultimate dan Hybrid); pada versi lain, perhitungan sambungan tidak dilakukan. Pada versi demo, hanya baris perhitungan dan gambar detail 3 sambungan pertama (ujung balok / diagonal dan kaki kolom bersama-sama) yang diberikan. Artikel ini ditulis menurut versi V.10.1.2.0.

Tabel 1 – Jenis sambungan

Kode	Sambungan	Digunakan di mana	Dasar
CB1	Diagonal kotak berslot / pipa, dilas ke pelat buhul	Ujung diagonal	ÇYTHYE 13; TBDY 9.6.6 / 9.7.5
CB2	Diagonal siku / profil U, dibaut ke pelat buhul	Ujung diagonal	ÇYTHYE 13
CB3	Diagonal I / H, dibaut dengan empat siku dari flens	Ujung diagonal	ÇYTHYE 13
KB1	Dengan pelat geser tunggal	Ujung balok sendi	ÇYTHYE 13
KB2	Siku ganda, berbaut	Ujung balok sendi	ÇYTHYE 13
KB3	Dengan pelat ujung (tinggi sebagian)	Ujung balok sendi	ÇYTHYE 13
KM1	Pelat ujung diperpanjang, berbaut	Ujung balok penerus momen	TBDY Lampiran 9B.2
KM2	Pelat flens berbaut	Ujung balok penerus momen	TBDY Lampiran 9B.3
KM3	Las tumpul penetrasi penuh	Ujung balok penerus momen	TBDY Lampiran 9B.4
KA1	Pelat dasar dan batang angkur	Kaki kolom	ÇYTHYE 13.7 / 13.8

2. Prinsip umum

2.1 Dari mana sambungan didefinisikan

Setiap keluarga sambungan memiliki default proyek dan, bila diinginkan, dapat dikustomisasi untuk satu elemen.

• Default proyek: Di samping kotak Çelik Birleşim Tasarımı (ÇYTHYE 13) pada tab Proje Genel Ayarları > Yönetmelik Seçimi terdapat dua tombol. "Çapraz birleşimi…" membuka default ujung diagonal. Tombol "Kiriş / kolon ayağı ▾" membuka menu: Kiriş ucu – mafsallı (KB1 – KB3), Kiriş ucu – moment aktaran (KM1 – KM3), dan Kolon ayağı (KA1).
• Khusus elemen: tombol "Uç birleşimi…" pada properti balok mengedit ujung kiri dan kanan balok (atau diagonal) itu secara terpisah: "gunakan default proyek", "khusus untuk ujung ini", atau "tanpa sambungan". Pada kaki kolom, kolom dipilih dari daftar Kapsam pada jendela kaki kolom.

Program menentukan default mana yang diterapkan pada ujung balok: pada balok yang ujungnya sendi diterapkan default ujung balok sendi, pada balok yang ujungnya penerus momen (tanpa sendi) dan terhubung ke kolom baja pada lantai yang sama diterapkan default momen.

2.2 Sambungan tak terdefinisi dan tidak memadai

• Sambungan tak terdefinisi tidak memengaruhi elemen. Bila default dibiarkan "tak terdefinisi", keluarga itu tidak diperiksa; hasil elemen tidak berubah.
• Sambungan yang tidak memadai menjadikan elemen "Yetersiz". Pada akhir analisis, elemen dengan sambungan tidak memadai dicantumkan pada daftar peringatan beserta rasio terbesarnya.
• Kasus di luar cakupan (tipe tidak sesuai penampang, tipe momen ditetapkan pada ujung sendi, balok terhubung ke badan kolom, dan sebagainya) dilaporkan dengan baris informasi tersendiri; hasil elemen tidak terpengaruh.

2.3 Rasio yang diizinkan

Nilai "Oran ≤" pada kotak yang sama (default 0,90) adalah rasio tuntutan / kekuatan terbesar yang diizinkan pada semua pemeriksaan sambungan; ia menyisakan margin agar sambungan tidak habis sebelum elemen. Syarat geometri (jarak tepi minimum, jarak, tebal las, batas tabel) tidak bergantung pada rasio: bila tidak terpenuhi, sambungan dianggap tidak memadai dan catatan "geometri" muncul pada peringatan.

2.4 Tata letak jendela

Semua jendela sambungan memiliki tata letak yang sama: input di kiri, skema berskala di kanan atas, dan tabel pemeriksaan di bawahnya (keadaan batas, tuntutan, kekuatan, rasio). Bila suatu nilai diubah, tabel dan skema segera diperbarui; tuntutan diambil dari analisis terakhir. Bila analisis belum dijalankan, hanya geometri dan kekuatan yang ditampilkan. Pada jendela default proyek, baris paling bawah memberikan ringkasan semua elemen yang memakai default (berapa yang tidak memadai, rasio terbesar).

3. Sambungan ujung diagonal (CB1 – CB3)

Sambungan diagonal ke pelat buhul serta sambungan pelat ke balok / kolom diperiksa. CB1 adalah sambungan diagonal kotak berslot atau pipa yang dihubungkan ke pelat buhul dengan empat las sudut memanjang; CB2 adalah sambungan diagonal siku tunggal atau profil U yang dibaut ke pelat, CB3 adalah sambungan diagonal I / H yang dibaut ke pelat dengan empat siku penghubung dari kedua flensnya. Tuntutan, bila "Çapraz tam kapasitesine göre" dicentang, adalah kapasitas yang mungkin dari diagonal (TBDY 9.6.6); bila centang dilepas, digunakan gaya D·E. Untuk rincian dan verifikasi manual, lihat Bagian 7.8 contoh penyelesaian.

4. Sambungan ujung balok sendi (KB1 – KB3)

Sambungan geser balok baja berujung sendi (balok – kolom atau balok – balok). Tuntutan adalah gaya geser pada selubung kombinasi beban dan (pada balok bentang berdiagonal) gaya aksial.

4.1 KB1 – dengan pelat geser tunggal

Gambar 1 – KB1: ujung balok dengan pelat geser tunggal

Pelat dihubungkan ke tumpuan (flens / badan kolom atau badan balok utama) dengan las sudut dua sisi, dan ke badan balok dengan satu baris baut vertikal.

Input: tebal dan material pelat; diameter dan kelas baut; jumlah baut; jarak s; jarak ujung e₁ dan jarak tepi e₂; tebal las a_w; pada sambungan balok – balok, kedalaman dan panjang coping flens atas.

Pemeriksaan: kelompok baut (dengan eksentrisitas garis las – sumbu baut, baut terluar), tumpu lubang pada badan balok dan pelat, leleh geser pada pelat, rupture geser, block shear dan lentur, las pelat – tumpuan; bila ada coping, geser pada badan ber-coping, block shear, dan lentur pada penampang coping.

4.2 KB2 – siku ganda

Gambar 2 – KB2: ujung balok siku ganda (contoh ber-coping)

Dua siku berkaki sama dihubungkan ke badan balok dengan n baut (geser ganda) dan ke tumpuan dengan 2×n baut; tidak ada las. Kotak kedua pada baris "Aralık s / kol b" adalah panjang kaki siku; kotak tebal adalah tebal siku.

Selain pemeriksaan KB1, dicari baut tumpuan (efek gabungan geser + tarik) dan, bila ada gaya aksial, lentur kaki siku. Pada baut badan, eksentrisitas (sumbu baut – muka tumpuan) diperhitungkan; ini asumsi di sisi aman.

4.3 KB3 – dengan pelat ujung

Gambar 3 – KB3: ujung balok dengan pelat ujung

Pelat setinggi sebagian dihubungkan ke badan balok dengan las sudut dua sisi dan ke tumpuan dengan dua baris baut vertikal (jarak horizontal g). Lebar pelat diambil g + 2·e₂. Selain pemeriksaan baut tumpuan dan lentur pelat pada KB2, dicari geser badan balok sepanjang las.

4.4 Otomatik öner

Tombol "Otomatik öner", dengan mempertahankan tipe terpilih, mencari sambungan dengan baut paling sedikit dan pelat paling tipis yang berlaku pada semua ujung balok yang memakai default (diameter baut, jumlah, jarak, ukuran pelat / siku, tebal las). Hasilnya ditulis ke kotak dan dapat diubah secara manual.

bahaya

Perhatian: Pada sambungan ujung balok sendi, sisi tumpuan (badan kolom, badan balok utama) tidak diperiksa tersendiri. Batas atas tebal untuk fleksibilitas rotasi pelat ujung tidak dicari.

5. Sambungan ujung balok penerus momen (KM1 – KM3)

Ini adalah detail sambungan balok – kolom pada portal penerus momen yang diberikan dalam TBDY 2018 Lampiran 9B. Hanya ujung tempat balok berpenampang I / H dihubungkan ke flens kolom I / H (pada arah sumbu kuat kolom) yang diperiksa.

5.1 Tuntutan

Sambungan dirancang menurut momen plastis yang mungkin dari balok (Lampiran 9B.1.4):

• M_pr = C_pr·R_y·F_y·W_p; C_pr = (F_y + F_u) / 2F_y ≤ 1,2, pada sambungan las (KM3) 1,4.
• Jarak sendi plastis ke muka kolom ℓ_h diambil dari tabel Lampiran 9B menurut tipe.
• V_uc = (jumlah sendi)·M_pr / (bentang antarsendi) + geser beban vertikal; pada muka kolom M_uc = M_pr + V_uc·ℓ_h.
• Koefisien kekuatan: 1,00 pada keadaan batas daktail, 0,90 pada yang tidak daktail (Lampiran 9B.1.4).

5.2 KM1 – pelat ujung diperpanjang

Gambar 4 – KM1: sambungan momen pelat ujung diperpanjang (jendela default proyek)

Pada setiap flens terdapat empat baut (dua di luar flens, dua di dalam). Bila "Rijitlik levhası t_s" lebih besar dari nol, sambungan dengan pelat pengaku diperiksa; bila nol, sambungan tanpa pelat pengaku.

Input: tebal, lebar (0: otomatis), dan material pelat ujung; diameter dan kelas baut; p_fo dan p_fi (dari sisi luar / dalam flens ke baris baut); jarak ujung d_e; jarak baut horizontal g; las badan – pelat ujung a_w (0: penetrasi penuh); tebal pelat kontinuitas kolom t_sl (0: tidak ada).

Pemeriksaan: tarik baut, lentur pelat ujung (garis leleh), geser pada bagian yang diperpanjang bila tanpa pelat pengaku, geser dan tumpu lubang pada baut di flens tekan, las badan, lentur flens kolom; bila tidak ada pelat kontinuitas, leleh lokal, tekuk, dan web crippling pada badan kolom; bila ada, gaya yang dipikul pelat kontinuitas.

5.3 KM2 – pelat flens berbaut

Gambar 5 – KM2: sambungan momen pelat flens berbaut (khusus elemen)

Pelat flens dihubungkan ke flens kolom dengan las tumpul penetrasi penuh dan ke flens balok dengan dua baris baut; pada badan terdapat pelat geser dengan satu baris baut.

Input: tebal dan lebar pelat flens (0: flens balok); jumlah baut flens per baris dan jumlah baut badan; jarak s dan jarak horizontal g; jarak ujung e₁ dan jarak dari muka kolom ke baut pertama s₁; tebal pelat badan; las pelat badan – kolom a_w; t_sl.

Pemeriksaan: baut flens (geser + tumpu), leleh tarik, rupture, block shear, dan tekan pada pelat flens, block shear pada flens balok, pelat geser badan; juga syarat diameter baut terbesar pada Denk.(9B.3).

5.4 KM3 – las tumpul penetrasi penuh

Gambar 6 – KM3: sambungan momen las tumpul penetrasi penuh

Flens dan badan balok dihubungkan ke flens kolom dengan las tumpul penetrasi penuh. Tebal pelat geser badan tidak boleh kurang dari badan balok (9B.4.7a); kekuatan las pelat – kolom dicari dengan syarat 9B.4.7(b) (a_w = 0: penetrasi penuh, tidak dicari); geser badan balok di antara lubang akses las diperiksa.

5.5 Batas penerapan dan pelat kontinuitas

Batas penerapan pada Lampiran 9B Tabel 9B.1 – 9B.3 (tebal dan lebar pelat, jarak baut, tinggi balok dan tebal flens, tinggi kolom, rasio bentang / tinggi, kelas baut) diperiksa; besaran yang berada di luar batas ditampilkan pada baris "Geometri" dengan catatan "di luar batas tabel" dan sambungan dianggap tidak memadai. Bila TBDY 9.3.4.3 mensyaratkan pelat kontinuitas dan t_sl tidak didefinisikan, sambungan tetap dianggap tidak memadai.

bahaya

Cakupan: Bila balok terhubung ke badan kolom (sumbu lemah), ujung dilaporkan sebagai "di luar cakupan". Pada kolom kotak, KM2 dan KM3 diperiksa tanpa mencari sisi kolom; KM1 di luar cakupan. Pelat ujung delapan baut dan sambungan dengan penampang balok yang diperlemah (9B.5) tidak ada. Zona panel geser tidak dicari dalam sambungan; ia diberikan pada baris TBDY 9.3.4.2 di laporan kolom.

5.6 Otomatik öner

Tombol "Otomatik öner", dengan mempertahankan tipe terpilih, mencari sambungan teringan yang berlaku pada semua ujung penerus momen yang memakai catatan default. Urutan pencarian: tebal pelat kontinuitas → (KM1) pelat pengaku → diameter baut → (KM2) jumlah baut → tebal pelat → jarak baut g → pelat geser badan dan las. Pada KM3, hanya pelat geser, las, dan pelat kontinuitas yang dicari. Hasilnya ditulis ke kotak dan dapat diubah secara manual.

bahaya

Bila tidak ditemukan solusi: Pencarian hanya mengubah ukuran sambungan; ia tidak menyentuh penampang balok dan kolom. Bila flens kolom tipis atau sempit (mis. IPE 400 dihubungkan ke kolom HEB 300 dengan KM1), tidak ada kombinasi pelat / baut yang lolos; jendela menampilkan catatan "çözüm bulunamadı" dan kotak tidak berubah. Dalam hal ini penampang kolom harus diperbesar atau tipe sambungan diubah (KM3 tidak mencari lentur flens kolom). Pada KM2, Denk.(9B.3) membatasi diameter baut menurut lebar flens balok; pada balok berflens sempit (mis. paling besar M16 pada S275 IPE 400), baut flens dan pelat geser badan dengan satu baris baut sering tidak cukup dan usulan tidak menemukan solusi.

6. Kaki kolom (KA1)

Gambar 7 – Jendela kaki kolom: default proyek

Pelat dasar dan batang angkur kolom baja berpenampang I / H, kotak, dan pipa pada lantai fondasi diperiksa. Jendela dibuka melalui jalur Proje Genel Ayarları > Kiriş / kolon ayağı ▾ > Kolon ayağı (KA1).

6.1 Cakupan dan input

Bila pada daftar Kapsam dipilih "Proje varsayılanı", nilai yang dimasukkan berlaku untuk semua kolom yang tidak dikustomisasi; "Önizleme kolonu" menentukan gaya kolom mana yang dipakai untuk menghitung tabel dan skema. Bila sebuah kolom dipilih dari daftar, pada kotak di sampingnya dipilih untuk kolom itu "gunakan default proyek", "khusus untuk kolom ini", atau "tanpa kaki kolom".

Tabel 2 – Input kaki kolom

Input	Penjelasan
Tebal tp	Tebal pelat dasar
Panjang Lp / lebar Bp	Lp pada arah sumbu kuat kolom. 0: otomatis (ukuran kolom + 4·ea)
fck, A2/A1	Kekuatan beton fondasi dan rasio permukaan beton yang lebih besar dari pelat (meningkatkan kekuatan tumpu; paling banyak 4 yang efektif)
Diameter / kelas, angkur per sisi	Angkur berada pada susunan sudut; jumlah per sisi sama pada kedua arah
Angkur penyalur geser	Jumlah angkur yang dianggap memikul geser (0: semuanya). Pada pelat dengan lubang besar, tidak semua angkur mungkin bekerja bersamaan
Jarak tepi ea	Jarak sumbu angkur ke tepi pelat
Koefisien gesek μ	Geser yang dipikul gesekan dasar pada kolom tekan (0: tidak diambil; grout 0,55, beton 0,70)
Las sudut aw	Las kolom – pelat (0: penetrasi penuh, tidak dicari)
Panjang penanaman hef	Panjang angkur di dalam beton. 0: sisi beton tidak dicari
Ujung angkur	Lurus, berkait, atau berpelat / bermur
Pelat ujung bh	Sisi pelat ujung persegi pada angkur berpelat
Tepi fondasi ck	Jarak dari sumbu angkur ke tepi fondasi terdekat (0: tak terbatas). Membatasi keliling kerucut

Gambar 8 – Jendela kaki kolom: catatan khusus kolom

6.2 Pemeriksaan dan metode

Tuntutan adalah gaya aksial, momen, dan geser simultan dari setiap kombinasi beban pada ujung bawah kolom. Setiap kombinasi diperiksa terpisah pada sumbu kuat dan sumbu lemah kolom; hasil paling tidak menguntungkan ditampilkan (pada tabel tertulis kombinasi dan sumbu penentu).

• Penghancuran beton (ÇYTHYE 13.7): 0,85·f_ck·A₁·√(A₂/A₁), φ = 0,65.
• Lentur pelat dasar: pada sisi tekan, kantilever pelat yang menjorok keluar dari kolom; pada sisi tarik, antara angkur dan flens kolom.
• Tarik dan geser angkur (ÇYTHYE 13.8 → 13.3.9, efek gabungan). Bila eksentrisitas kecil, tidak timbul tarik pada angkur; timbul pada momen besar atau bila kolom dalam kondisi tarik.
• Las kolom – pelat.
• Geometri: jarak tepi minimum, jarak angkur, angkur berada di luar penampang kolom, tebal las minimum.

6.3 Sisi beton angkur (TS 500)

Bila panjang penanaman h_ef dimasukkan, kekuatan angkur di dalam beton juga dicari. Kekuatan rencana diambil f_ctd = 0,35·√f_ck / 1,5 dan f_yd = F_yb / 1,15.

• Penyaluran (angkur lurus dan berkait; TS 500 Pasal 9.1.2): l_b = 0,12·(f_yd / f_ctd)·φ ≥ 20φ; bila φ > 32 mm, diperbesar dengan 100 / (132 − φ). Angkur ujung lurus diperlakukan seperti batang berulir (bersirip sepanjang batang), angkur berkait seperti batang polos; pada yang berkait, l_b menjadi 1,5 kali. Panjang yang diperlukan dikurangi dengan rasio gaya tarik pada angkur terhadap gaya lelehnya (minimal l_b / 2 dan 20φ). Rasio = panjang yang diperlukan / h_ef.
• Kerucut beton (angkur berpelat; analogi geser pons TS 500 Pasal 8.3.1): total tarik kelompok angkur pada sisi tarik dibandingkan dengan kekuatan V_pr = f_ctd·u_p·h_ef dengan keliling u_p pada jarak h_ef / 2 dari pelat ujung. Tepi fondasi c_k membatasi keliling.
• Penghancuran pelat ujung (angkur berpelat; ÇYTHYE 13.7): penghancuran beton pada luas netto pelat.

bahaya

Adaptasi: Pada TS 500 tidak ada pasal tersendiri untuk batang angkur. Pemeriksaan di sini adalah adaptasi aturan penyaluran tulangan dan geser pons pada angkur; hal ini juga dinyatakan pada baris laporan. Patah tepi kelompok angkur di bawah geser, pecah sisi samping, dan penyaluran gaya ke tulangan fondasi tidak dicari; pada angkur yang dekat tepi atau bertarik tinggi, harus dievaluasi tersendiri.

6.4 Otomatik öner

"Otomatik öner" mencari solusi yang berlaku pada semua kolom yang memakai catatan: jumlah angkur per sisi → diameter angkur → tebal pelat → jarak tepi → las → (bila h_ef didefinisikan) panjang penanaman cukup terpendek. Panjang / lebar pelat dibiarkan otomatis (0). Hasilnya ditulis ke kotak dan dapat diubah secara manual.

bahaya

Yang tidak dicari: Shear key, interaksi lentur dua sumbu, dan kaki kolom di luar lantai fondasi tidak termasuk cakupan. Bila nama kolom diubah, catatan kaki kolom khusus kolom itu tidak cocok dan kolom kembali ke default proyek.

7. Laporan perhitungan

Hasil sambungan ditambahkan ke laporan elemen baja: pada halaman balok dan diagonal, baris sambungan untuk setiap ujung (tipe, ukuran, tuntutan, rasio semua keadaan batas, status geometri, UYGUN / X), pada halaman kolom, baris kaki kolom. Pada elemen yang kedua ujungnya sama, ditulis satu baris. Rasio yang melampaui batas ditampilkan dengan warna merah.

8. Lembar detail sambungan

Gambar 9 – Lembar detail: detail ujung diagonal dan ujung balok sendi

Perintah "Çelik Birleşim Detay Paftası Çiz" pada menu klik kanan layar model (saat elemen dipilih atau pada area kosong) membuka gambar baru pada layar gambar dan menggambar detail semua sambungan yang diperiksa pada analisis terakhir. Ujung dengan ukuran yang sama dikumpulkan dalam satu detail; di bawah setiap detail tertulis elemen tempat ia diterapkan. Pada detail terdapat elemen, pelat / siku, pola baut, las, ukuran, dan kolom keterangan. Kaki kolom digambar sebagai denah dan tampak samping.

Gambar 10 – Lembar detail: ujung balok penerus momen dan kaki kolom

info

Aturan gambar: Detail berskala. Ujung diagonal (CB1, CB2) yang terhubung ke sudut kolom – balok digambar dengan geometri sudut yang sebenarnya: muka kolom dan balok, sudut diagonal θ, poligon pelat buhul, dan panjang sisi pada kedua muka L_b / L_k. Titik buhul dengan sudut atau panjang sisi berbeda menjadi detail terpisah. Pada las terdapat simbol las: segitiga dan ukuran a pada las sudut, tanda V pada las tumpul penetrasi penuh. Las digambar dengan garis ganda ungu, baut dengan merah; untuk keduanya dibuka layer CelikBulon dan CelikKaynak. Lembar tidak digambar bila analisis belum dijalankan atau tidak ada sambungan yang diperiksa.

9. Asumsi dan batasan yang diketahui

• Untuk sambungan momen, TBDY Lampiran 9B hanya memberikan cakupan, koefisien kekuatan, momen plastis yang mungkin, lokasi sendi plastis, dan batas penerapan; hubungan keadaan batas diambil dari langkah-langkah ANSI/AISC 358 yang menjadi dasar Lampiran 9B.
• Pada kaki kolom, ÇYTHYE hanya memberikan penghancuran beton dan pemeriksaan tarik + geser angkur; pengukuran pelat dasar menggunakan metode blok tegangan persegi panjang AISC Design Guide 1.
• Sisi beton angkur dicari dengan adaptasi aturan TS 500 dan hanya bila panjang penanaman dimasukkan (Bagian 6.3).
• Pada ujung balok sendi, sisi tumpuan tidak dicari (Bagian 4.4).
• Pada lembar detail, simbol las disederhanakan (tidak ada pembedaan las lapangan / bengkel dan tanda las keliling); pada detail CB3 dan ujung balok, tumpuan bersifat skematis.
• Hasil sambungan milik analisis terakhir; bila sambungan atau model diubah, analisis harus dijalankan ulang.

bahaya

Tanggung jawab: Kesesuaian detail sambungan dengan kondisi fabrikasi dan pemasangan, kualitas las, dan aturan penerapan setempat harus dievaluasi tersendiri oleh insinyur penanggung jawab proyek.